门式刚架荷载计算及内力组合

1、(a)载荷分析和应力图：1.恒载永久荷载包括结构构件的自重和悬挂在结构上的非结构构件的重力荷载，如屋顶、檩条、支撑、天花板、墙构件和刚架的自重。恒载标准值(对于水平投影平面):0.30千牛顿/用于板材和保温层檩条0.10kn/悬挂设备0.10kn/0.50千牛顿/转换为线路负载：2.可变负载的标准值门式刚架结构设计的主要依据是钢结构设计规范 (gb50017-2003)和冷弯薄壁型钢结构技术规范 (gb50018-2002)。对于屋盖结构，钢结构设计规范规定活荷载为0.5kn/，但荷载面积大于60的构件的倍增折减系数为0.6，且门式刚架满足此条件，因此活荷载标准值为0.3kn/。根据荷载规范，

2、大连市雪荷载标准值为0.40千牛顿/。屋面活荷载取0.30千牛顿/雪荷载为0.40千牛顿/。较大值为0.40千牛顿/。转换为线路负载：3.风荷载标准值：(1)基本风压值(2)z高度处的风振系数取1.0(门式刚架高度不大于30m，高宽比不大于1.5，不考虑风振系数)(3)风压高度变化系数地面粗糙度为乙级，查表显示：h=10m，=1.00；h=15m米，=1.14插值：低跨度刚架，h=10.5m米，=1.014；高跨度刚架，h=15.7m米，=1.155。(4)风荷载体型系数其中=各部分风荷载标准值的计算：w=7.51.00.81.0140.6825=4.15千牛/米w=7 . 51 . 00 .

3、 0321 . 0140 . 6825=0.17千牛/米w=7 . 51 . 0(-0.6)1.0140.6825=-3.11 kn/mw=7.51.00.3691.0140.6825=1.91千牛/米w=7 . 51 . 0(-0.2)1.0140.6825=-1.04千牛/米w=w=w=7 . 51 . 0(-0.5)1.0140.6825=-2.60千牛/米w=w=7.51.0(-0.4)1.0140。6825=-2.08千牛/米pkpm计算的门式刚架风荷载如下：其中=4.2kn/m=4.15kn/m。=0.2千牛顿/米=0.17千牛顿/米；=-3.1n/m=-3.11 kn/m；=2.

4、2千牛顿/米=1.91千牛顿/米；=-1.2千牛顿/米=-1.04千牛顿/米；=-3.0kn/m=-2.60 kn/m；=-3.0kn/m=-2.60 kn/m；=-2.6kn/m=；=-2.1千牛顿/米=-2.08千牛顿/米；=-2.1千牛顿/米=-2.08千牛顿/米.与计算机计算相比，人工计算与计算机计算相差不大，可以认为是正确的，计算满足要求。4.地震作用一般来说，在轻型屋盖门式刚架中，竖向荷载通常是设计控制荷载，地震作用一般没有控制作用，因此对门式刚架整体应力影响很小，所以不考虑。起重机载荷1)起重机设计数据：(1)设计要求两侧小跨度采用带中间工作系统的起重机(大连重工起重集团有限公司

5、dqqd型)，起重能力5t，工作系统a5，跨度22.5米，主钩提升高度16米，轨道型号43，总重量20.977吨，小车重量2.126吨，最大轮压98kn，最小轮压46.7kn(2)设计要求中高跨度采用重型起重机(大连重工起重集团有限公司dqqd型)，最大提升能力32t，工作系统a6，跨度22.5米，提升高度16米；对于主钩；副钩18米，轨道类型为qu70，总重量为42.832吨，小车重量为11.652吨，最大轮压为299千牛，最小轮压为81.7千牛.2)根据建筑荷载规范 (gb50009-2001)计算起重机载荷。两侧低跨距起重机负载：(1)起重机垂直载荷标准值采用起重机最大轮压98kn；(2

6、)起重机纵向水平载荷的标准值为作用在一条轨道上的所有制动轮的最大轮压之和的10%，即29810%=19.6千牛；(3)起重机横向水平载荷标准值，取横向小车重量与额定起重量之和的下列百分比，乘以重力加速度，即额定起重量q=5t，h=kn(4)起重机的动力系数在计算吊车梁及其连接强度时，吊车的竖向荷载应乘以动力系数。工作水平为a5的软钩起重机，动力系数=1.05；(5)起重机载荷增加系数吊车梁系统承受的各种自重荷载包括吊车梁的自重和轨道、制动结构及支撑系统的自重，可以用轮压乘以荷载增加系数来近似。小跨度吊车梁由q345钢制成，跨度为24m，查表=1.09。(6)计算吊车梁的强度、稳定性和连接强度时

7、，应采用荷载设计值(荷载分项系数取=1.4)；在正常使用状态下计算疲劳和变形时，应采用载荷标准值。(7)荷载设计值起重机最大轮压设计值：p=p=1 . 091 . 051 . 498=157.03千牛顿横向水平荷载设计值：h=2.101.4=2.93kn.中型大跨度起重机的载荷计算；(1)起重机垂直载荷标准值采用起重机最大轮压322千牛；(2)起重机纵向水平载荷的标准值为作用在一条轨道上的所有制动轮的最大轮压之和的10%，即232210%=64.4千牛；(3)起重机横向水平载荷标准值取横向小车重量和额定提升重量之和的以下百分比，乘以重力加速度。额定最大提升能力为32t，h=kn(4)起重机的动

8、力系数在计算吊车梁及其连接强度时，吊车的垂直荷载应乘以动力系数。工作水平为a6的软钩起重机，动力系数=1.10；(5)起重机载荷增加系数吊车梁系统承受的各种自重荷载包括吊车梁的自重和轨道、制动结构及支撑系统的自重，可以用轮压乘以荷载增加系数来近似。中间大跨度吊车梁采用q345钢，跨度30m，查表=1.11。(6)计算吊车梁的强度、稳定性和连接强度时，应采用荷载设计值(荷载分项系数取=1.4)；在正常使用状态下计算疲劳和变形时，应采用载荷标准值。(7)荷载设计值起重机最大轮压设计值：p=p=1 . 111 . 11 . 4322=550.43千牛横向水平荷载设计值：h=10.691.4=14.9

9、7kn.3)起重机荷载下的内力计算由于吊车荷载为动载荷，应先确定各内力所需吊车荷载的最不利位置，然后根据该位置计算梁的最大弯矩及相应的剪力、支座的最大剪力和横向水平荷载作用下的水平方向最大弯矩。两侧跨度小：(1)垂直车轮压力根据结构力学知识，利用影响线来安排吊车荷载作用下吊车梁的最不利位置：(1)起重机一侧两个车轮的合力作用点恰好在起重机横梁的中点；此时，梁中点b处弯矩的标准值=982=193.55kn.m。梁支座剪力标准值=98 ()=98kn起重机一侧的一个车轮正好位于起重机横梁的中点：此时，轴承b处弯矩的标准值=98 ()=193.55kn.m。梁支撑处的标准剪力=98 ()=144.3

10、9千牛梁上车轮压力合力作用线与最近车轮之间的距离除以梁的中心线此时，梁处弯矩的标准值d=kn.m吊车梁支撑处剪力的标准值=131.97千牛通过比较这三个不利位置的弯矩和剪力标准值，中梁d处的弯矩为最不利弯矩，即=214.06kn.m；布置时，梁支座处的剪力为梁的最不利剪力，即=144.39kn(2)横向水平力其作用位置与垂直轮压相同。因此，横向水平力产生的最大弯矩和支座的水平反力可以根据荷载比例关系直接得到：由pkpm计算的起重机载荷图如下：计算：起重机最大轮压(标准值)引起的最大垂直弯矩=214.287kn.m起重机横向水平荷载(标准值)引起的最大水平弯矩=4.584kn.m起重机横向水平荷

11、载h=2.098kn。计算结果几乎完全等于手工计算，所以手工计算和手工计算都是一样的梁支座剪力标准值=322=161千牛梁上车轮压力合力作用线与最近车轮之间的距离除以梁的中心线这时，梁处弯矩的标准值d=402.5千牛米吊车梁支撑处剪力的标准值=214.67千牛根据这三个不利位置弯矩和剪力标准值的比较，中间梁的最大弯矩为最不利弯矩，即=603.75千牛顿米；(1)布置时，梁支座处的剪力为梁的最不利剪力，即=322千牛。(2)横向水平力其作用位置与垂直轮压相同。因此，横向水平力产生的最大弯矩和支座的水平反力可以根据荷载比例关系直接得到：由pkpm计算的起重机载荷图如低跨距所示，可计算如下：起重机最

12、大轮压(标准值)引起的最大垂直弯矩=604.234kn.m起重机横向水平荷载(标准值)产生的最大水平弯矩=20.066kn.m起重机横向水平荷载h=10.702kn。计算结果几乎完全等于人工计算，因此人工计算和pkpm计算都可以认为是正确的，上述荷载可以用于内力组合和计算。(2)内力计算：利用pkpm软件对上述荷载标准值和应力图进行分析计算，得到恒载、活载和风荷载标准值的荷载效应图，如下：1.恒载下的内力图：2.活载内力图：3.风荷载下的内力：4.弯矩包络图：(3)荷载组合(设计值)荷载组合一般应符合建筑结构荷载设计规范 gb50009-2001的规定。根据门式刚架的特点，应采用以下组合原则：

13、(a)均匀分布在屋顶上的活荷载不应与雪荷载同时考虑，取较大值。(b)灰尘荷载应与雪荷载或均匀分布在屋顶上的活载同时考虑。除了屋面材料或檩条的自重之外，不得同时考虑施工或维护的集中荷载和其他荷载。多台起重机的组合应符合建筑结构荷载设计规范的规定。当需要考虑地震作用时，不应将风荷载与地震作用同时考虑。(f)对于自重轻的屋顶，检查屋架构件、檩条等截面应力的影响。在永久荷载和风吸力作用下的组合荷载下，取永久荷载的分项系数为1.0。根据建筑结构荷载设计规范:当恒载效应对结构不利时，永久荷载分项系数取1.2，活载分项系数取1.4，荷载效应组合的设计值s应取可变荷载效应控制的组合：当恒载效应对结构有利时，恒

14、载分项系数为1.35，活载分项系数为1.0。风荷载组合系数为0.6，活载和吊车荷载组合系数为0.7。因此，对门式刚架的每个控制点进行以下工况下的荷载组合：1.工况1:恒载活载(恒载效应对结构不利)2.工况2:恒载风荷载3.工况3:恒载风荷载活载4.工况4:恒载起重机荷载(活载风荷载)5.工况5:恒载活载起重机荷载6.工况6:恒载活载(恒载效应有利于结构)首先，检查荷载组合下各关键节点的弯矩：(1)检查小跨度檐口处斜梁与斜柱的交点：=-179.9千牛顿米，=-137.2千牛顿米，=71.6千牛顿米，=74.4千牛顿米，=-54.48千牛顿.米.由于风荷载产生的弯矩与恒载和活载产生的弯矩相反，风荷

15、载的组合不能是最不利的组合，只需以下组合即可：工况1: 1.2恒载1.4活载1.2(-179.9)+1.4(-137.2)=407.96千牛米；工况5: 1.2恒载1.4活载1.40.7吊车荷载1.2(-179.9)+1.4(-137.2)1 . 40 . 7(-54.48)=434.34千牛顿.米；工况6: 1.35恒载1.0活载1.35(-179.9)+1.0(-137.2)=-380.07千牛顿米交流电由于风荷载产生的弯矩与恒载和活载产生的弯矩相反，风荷载的组合不能是最不利的组合，只需以下组合即可：工况1: 1.2恒载1.4活载1.2(-256.9)+1.4(-206.1)=-596.82千牛米；工况5: 1.2恒载1.4活载1.40.7吊车荷载1.2(-256.9)+1.4(-206.1)+1 . 40 . 7(-26.53)=-622.82